构造界面牺牲键和隐含长度、改善石墨烯复合材料的力学性质。

    材料的强度和韧性往往是有些矛盾的。石墨烯具有突出的力学性质和大的比表面积，因而是改进聚合物材料力学性质的极好选择，这在复合材料界面为共价连接时尤其显著。然而，这样的界面往往也限制了高分子的链段运动，导致材料韧性的显著降低。在优化复合材料的力学性质时，人们通常期望在实现有效界面载荷转移的前提下尽可能确保高分子链段的活动能力。受生物复合材料的启发，卢红斌副教授近来提出了优化石墨烯基复合材料力学性质的新途径。通过对石墨烯表面进行共价和非共价齐聚物短链修饰，可以在复合材料中构建类似于珍珠质或天然骨中存在的牺牲键和隐含长度。在加载时，界面层中牺牲键的断裂和隐含长度的释放使得复合材料在显著改进强度和模量的同时，仍可保持与纯聚合物材料相当的断裂伸长。这一工作目前已经作为Journal of Materials Chemistry的封面论文发表（Zhongxin Chen, Hongbin Lu*, Journal of Materials Chemistry, 2012, 22(25): 12479 -12490）。

多功能的超疏水石墨烯-聚合物复合膜。

    生物表面往往集成有多种功能，相比之下，许多人工薄膜材料则缺乏类似的多功能性。石墨烯的二维几何特性和突出的电、热性质为实现多功能复合薄膜提供了可能。他们提出一种简单的溶液沉积方法可方便地制备石墨烯基多功能复合薄膜。他们发现这样的薄膜可以采用滴涂、刷涂等方式沉积在金属网、聚合物薄膜或纸的表面上，薄膜的水接触角可达159°，电导率可达65.6 S/cm，比电磁屏蔽效率是金属铜的4倍。此外，这种复合薄膜是多孔的，密度仅为0.76 g/cm3，对体积比为1：1～1：15正辛烷/水混合液的分离效率可达98%以上，且具有突出的化学和热稳定性。该方法可以方便地拓展到其它二维片状纳米颗粒体系，如蒙脱土-聚合物复合薄膜也显示了良好的超疏水性，其水接触角可达161°。相关工作已经发表在Journal of Materials Chemistry上（Ming Fang, Zhiyong Tang, Hongbin Lu*, Steven Nutt, Journal of Materials Chemistry, 2012, 22(1): 109-114）。